閱讀數學/雪花的禮物(三)

示意圖/Ingimage
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上週我們介紹到克卜勒,雖然有人覺得他就是靠著各種嘗試跟創意發想來做研究,有一點像現在的AI。但我認為,作為科學家,克卜勒還是有一個AI現階段無可取代的價值,有些人稱為品味,不過我覺得可以更完整地描述是:能洞察日常生活中看似不起眼,卻蘊藏至理的事物。

第一週我們聊的雪花就是另一個例子。在大雪紛紛時,他因為不知道送朋友什麼禮物,觀察雪花的形狀,提筆寫下《六角雪花的新年禮物》這本小書。只有短短的24頁,討論為什麼雪花是六角形。克卜勒假想:想像雪花是由極小的球狀水汽粒子組成的。當這些小球盡可能緊密地排在一起時,每顆球會被六顆環繞。就像你在桌上擺一堆等大的彈珠,圍著中間那顆排,不多不少剛好放得下六顆。這個六角排列,就是雪花六角形的原因。接著,彷彿是隨口提起似的,他留下了一句結論:「這種排列方式是最緊密的——沒有其他排法能在同一個容器裡塞入更多球」。

這就是著名的克卜勒猜想。讓後來的數學家忙碌了400年,連數學王子高斯、二十世紀最偉大數學家希爾伯特都參與其中。克卜勒自己也坦承,這個問題他還沒有「觸及底部」。但他能從雪花中發現六邊形,再從六邊形思考起最密堆積問題,在在都呼應了懷海德(Alfred North Whitehead)的名言:「分析顯而易見的事物,需要一顆非常不尋常的心靈。」

§ nihil sequetur (後面什麼都沒有了)

《六角雪花的新年禮物》替後世留下了重要的學術禮物,但當時,只是窮書生克卜勒發揮創意,給朋友的一個新年賀禮。他在書裡還埋了一個雙關意義,因為雪的拉丁文是nix,同一個拼法在德文的意思是「虛無」。克卜勒既是詠雪、討論六角形,同時也在嘲諷自己「一無所有」。

當時的克卜勒或許覺得自己已經夠慘了。沒想到接著幾年內,兒子、妻子、母親相繼過世。讀完他的人生故事時,我縈繞在腦海裡的一直是《六角雪花的新年禮物》書末的那句話:「後面什麼都沒有了(nihil sequetur)。」

在賞完那場雪後,克卜勒作為普通人的幸福都沒有了。

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